青藏铁路风火山隧道高性能泵送混凝土的试验研究
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铁 道 建 筑RailwayEngineering
December,2004
文章编号:100321995(2004)1220030204
青藏铁路风火山隧道高性能泵送混凝土的试验研究
谷炼平,李培安,于治海
(中铁二十局集团,陕西咸阳 712000)
摘要:风火山隧道的施工和使用都处在负温以下,需研究出适于负温下施工的高性能混凝土,文章详细
介绍低温早强高性能混凝土试验中材料的选择、配合比的优化、施工参数选定及施工的质量控制。关键词:低温早强 高性能混凝土 试配试验 施工质量中图分类号:TU528131;U455191 文献标识码:B
212 原材料选择
(1)水泥。选用3215R以上的低碱普通硅酸盐水
1 工程概况
风火山隧道全长1338m,轨顶标高海拔4908139m,处于高原冰雪型气候区,其特征是干燥、急风、暴雪、雷电等变化无常,常年平均气温在-6℃以下,年平均地温为-115℃～-410℃。地质岩层复杂,集饱冰冻土、富冰冻土、裂隙冰、泥砂岩于一体,施工基本是在负温下进行的,是在低温下使用,凝土施工的研究。
泥或硅酸盐水泥,主要技术指标见表2。
(2)细骨料。>218秀水河河砂,主3。
(3),不得含有冰、雪等3,主要技术指标见表4。(3065处右侧泉水,其指5。
表2 水泥主要技术指标
指 标标准允许值实
测值
祁连山大通河
细度标准稠度Π%≤10315410
26132615
2 211 复合外加剂的选择
用水量
安定性
初凝
必须合格合格合格
≥45min
终凝≤10h
抗折
抗压
≥515≥3215813813
43154218
凝结时www.unjs.com间28d强度ΠMPa
试验中选取的复合外加剂试配试验及其性能检验见表1。复合外加剂是由铁道科学研究院研制的、适
用于青藏铁路沿线不同环境气候条件下和各种结构部位及类型的系列混凝土外加剂,在规定负温条件下混凝土7d、14d、28d的抗压强度比同期基准混凝土分别提高20%～40%、30%～40%、25%～35%。当气温>-5℃时,掺复合外加剂为Ⅰ型;当气温在-5℃～-10℃时,掺复合外加剂为Ⅱ型;当气温在-10℃～-15℃时,掺复合外加剂为Ⅲ型。
表1 复合外加剂性能
性能外加剂
凝结时间差
减水泌水含气Πmin率率比量
Π%Π%Π%初凝终凝
000
412415414
+20+40+40
1h36min3h30min1h45min3h50min
表3 细骨料主要技术指标
指 标标准值实测值315
含泥泥块坚固云母氯化硫化轻物
细度
量含量性含量物含量物含量质含量碱活性模数
Π%Π%Π%Π%Π%Π%Π%
≤310
018
118
015
01004
≤110
015
≤011活性
骨料
表4 碎石主要技术指标
抗压强度比
Π%
指 标标准值实测值
含泥量Π%≤110
016
泥块含坚固性针片状颗粒量Π%≤0125
压碎指标Π%≤910
510～716
碱活性≤011无
Π%≤810
210
总含量Π%≤1010
911～512
-7d28d
-7d-7d
+28d+56d115123120
132129129
复合外加剂1918复合外加剂2010复合外加剂1815
+502613Π-5℃102+432315Π-10110+432019Π-15126
表5 水质主要技术指标
不溶物
指 标
(mgΠΠL)标准值
注:-7d+28d系指在负温下养护7d后转入标准条件下再养护28
d;-5℃时的抗压强度比是指在规定负温条件下7d的抗压强度与同期
基准混凝土抗压强度的比。
可溶物
(mgΠΠL)
Cl
(mgΠΠL)
-
SO4
(mgΠΠL)
2-
pH值5～9
2004年第12期青藏铁路风火山隧道高性能泵送混凝土的试验研究 31
213 配合比的优化
低温早强高性能混凝土的影响因素较为复杂,选
4
择L9(3)正交表头进行正交试验,所拟因素水平见表6,试验结果及分析见表7。
4
表6 L9(3)因素水平
分析正交试验的结果可得出:①水胶比是影响混
凝土强度的主要因素,当WΠC胶≥0138时,强度达不到设计要求;②砂率对混凝土和易性有显著影响,取值在41%～43%为最佳;③复合外加剂掺量对混凝土的坍落度和含气量影响显著,当掺量
经过正交优化设计试配后,初步确定了风火山隧道采用的混凝土配合比,见表8。
表8 混凝土配合比
强度等级
C30
水平
123
ABC
水胶比
013501380141
砂率Π%
404244
复合外加剂Ⅲ型掺量Π%
81012
水泥用量3
(kgΠΠm)
378～400
水胶比
砂率
Π%
复合外加剂掺量Π%
10～11
0135～013740～43
4
表7 L9(3)正交试验与结果分析表
214 配合比试验方法及养护条件
R7
R28
因素
编号
A
B
C
D
坍落度Πmm
90185200155185205
水胶比砂率Π%掺量Π%空列
Q2010Q2011Q2012Q2013Q2014Q2015Q2016Q2017Q2018
01350135013501380138013801410141014115815518729410411413013461141104011510
40424440424440424413818517747412411411011421241154316211
810121012881013318218552319411413014431142184113118
1233123116016018020412412410012
Π%
319410410410319416410413
ΠMPa
381539153718281628142919
ΠMPa
45194710451340344414401339104111
根据《青藏铁路高原多年冻土区隧道工程施工技
术细则》《、术条件》以及设计、,;试件成(设定温度为
,养护7d后再转入标养条件下养,28
d,以作强度对比之用;另外还需制作混凝土抗冻融、抗渗及护筋性等试件。215 混凝土拌合物性能试验通过对优化后配合比的试拌和拌合物性能的检测,其结果见表9。
表9 混凝土拌合物性能
强度
等级
C30
坍落度极差分析
K1K2K3RK1K2K3RK1
影响规律:
11复合外加剂掺量影响最大,取1210%,坍落度最大;
21砂率有一定影响,取中间值最佳;
31空列最小,试验结果合理。影响规律:
11掺量影响较大,不宜超过中值;
21水胶比有一定影响,不宜>0138;
31砂率有影响,取42最佳;41空列R稍大,试验合理性欠佳。
水泥用量外加剂坍落度含气量泌水率
和易性3
(kgΠmmΠ%Π%Πm)掺量Π%Π
387
10
175
413
良好
含
气量极差分析
216 混凝土力学性能及强度发展规律
R28
极
差分析
K2K3R
4118影响规律:
11水胶比影响大;431921砂率影响不大;
31强度随复合外加剂掺量的增大而明显降低;4115
41空列R稍大,试验合理性欠佳。214
共制作试件48组,按不同龄期进行强度试验,其
结果见表10。通过分析可以发现,在负温条件下混凝土并没有停止水化,水化仍以一定速度进行;混凝土强度发展规律表现为强度随龄期增长明显;从标准养护强度上,混凝土早强、增强效果好,有利于混凝土早期抗冻。
表10 混凝土强度试验结果
强度等级
C30
混凝土抗压强度ΠMPa
-3d515
(12)
-7d-14d-28d-56d1015(23)
1818(41)
2318(52)
2819(63)
7d3411(74)
28d4518(100)
-7d+28d3618(80)
注:①水泥为甘肃永登祁连山牌3215R级普通硅酸盐水泥。②使用青藏公路里程3022处碎石场石子最大粒径为40mm。③试验机械拌制成型。④文章中涉及外加剂的掺量均为内掺法。
注:-7d+28d系指在负温下养护7d后转入标准条件下再养护28
d;负温控制在-13℃～-17℃;括号内为达到28d强度百分比。
32铁 道 建 筑December,2004
217 混凝土的长期耐久性能(4)混凝土施工设备。进出口各使用:1台DXLZ21112AX型蒸汽锅炉,布置暖气片,对原材料进行预加
经过对成型的试件进行长期耐久性的试验,见表11。混凝土的各项耐久性指标均符合青藏铁路耐久性
指标标准要求。
表11 混凝土长期耐久性能试验结果
序号
指标名称
抗冻相对动弹性模量PΠ%
1
热;2台JS500型强制式混凝土搅拌机和2套PLB1200
3
型自动计量配料机进行混凝土拌制;2台TST26型6m轨行式混凝土搅拌运输车水平运输;2台HBT60116175ZAG型混凝土输送泵压至模板台车内;1
标准值
P≥60
大通河水泥实测值
6216
祁连山水泥实测值
6510314113
台9m长轨行式衬砌台车进行初期衬砌施工,2台6m
长轨行式衬砌台车进行二次衬砌施工。
(5)原材料的保温及加热。原材料根据气温不同进行调整。当气温低于-5℃时,使用蒸汽加热水的预热方法,当水温超过60℃时,就先将骨料与水拌合,均匀后再加入水泥、外加剂等。当气温低于-10℃时,采用水与骨料同时加热的方法。
(6)混凝土的搅拌。混凝土的拌制统一在拌合站集中进行,拌合站设置于暖棚内,采用2台JS500型强制式混凝土搅拌机和2套PLB1200型自动计量配料机进行混凝土拌制,拌制的时间控制在210～215;,按,5%～6%。
2台TST26。当气候,在容器外套保温罩,混凝土运输至浇筑处的温度与热工计算的要求不相符时,及时采取措施进行调整,尽量减少混凝土的运输和现场停留时间。根据含气量的损失试验,控制时间为30min。
(8)混凝土的浇筑。混凝土的浇筑采用2台HBT60116175ZAG型混凝土输送泵压至模板台车内,利
性能
300次
强度损失率fcΠ%质量损失率ωnΠ%
fc≤25
ωn≤5
S≥S12Q≤1000
2345678
抗渗性能S
抗渗透Cl-性能Q/C抗裂性能(裂缝宽度)δΠmm
-耐SO24腐蚀性能K
14mmΠ112MPa5390118011140133
27mmΠ112MPa8980103111170125
δ≤012
K≥018G≤0150
(kgΠ耐磨性能GΠm2)
护筋性能
抗碱—骨料反应性能εtΠ%
无锈蚀ε0110t≤
无锈蚀
0104
无锈蚀
0104
注:混凝土强度等级为C30,均评定为合格。
3 (1)凝土配合比为:水泥∶石∶水∶外加剂=1∶1199∶2175∶0139∶0111。复合外加剂掺量内掺法为10%,外掺法为11%,塌落度为16～18cm。负温控制在-13℃～-16℃内养护时,R-3=516MPa,R-7=1015MPa,
R-7+28=4112MPa;负温控制在-7℃～-10℃内养护
时,R-3=614MPa,R-7=1116MPa,R-7+28=4312MPa;负温控制在0℃～-5℃内养护时,R-3=715MPa,R-7=1214MPa,R-7+28=4318MPa。
(2)动力设备。根据施工及生活用电总功率及发
用插入式振动器振捣密实,最后利用台车上安装的附
着式振动器振捣1min,一次成型。浇筑现场入模温度控制在5℃～8℃。
(9)洞内通风、供氧、保温。风火山隧道地处高原,空气稀薄,含氧量低,影响施工工作效率,洞内施工要求环境温度-5℃～5℃,为保证洞内施工人员每分钟
3
应有4m新鲜空气,且空气中氧含量≮19%,二氧化
3
碳≯015%,氮氧化合物浓度
3
20mΠh,氧气纯度达96%)连续供氧,洞内的供氧方式采用管道弥散式结合移动氧吧车。在隧道进出口各挂一道棉帐门帘(预留通行口),以控制洞内外热量、氧量的交换。
(10)初衬混凝土的.两阶段养护。在未拆模板之前主要采用洞内控温、保温养护;脱模后喷涂一次养护液,采用洞内控温、保温进行保温养护,并及时监测温度变化以调节洞内温度,确保混凝土的温度在下降到
电机组的24h工作情况,进出口各配备2台扬州英泰功率为250kW的250GF型移动式发电机组,1台扬州华东功率为264kW的HDV325型移动式发电机组。根据用风量,进出口各配备3台750HH型(空压机公
3
称容积流量2112mΠmin,发动机功率224kW)美国寿
力移动式空压机,适用于高海拔、缺氧地区的隧道施工。
(3)通风设备。暖季进出口各使用1台8821型轴
流通风机向隧道内通风(风量1000mΠmin);寒季使用我单位研制的STDK2100型空气加热隧道通风机(风量
3
3880mΠmin)。
2004年第12期
铁 道 建 筑RailwayEngineering
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文章编号:100321995(2004)1220033203
两种模式下的线路平面施工复测
李善军
(中铁二局第四工程公司,成都 610300)
摘要:设计单位向施工单位交桩时,或者交接中线桩,或者交接导线点。文章针对两种交接模式,分别介
绍利用J2型全站仪进行施工复测的内外业工作方法。关键词:线路施工 施工测量 中线法 导线法中图分类号:U212124 文献标识码:B 施工单位中标一项线路工程后,首先要做的一项重要工作就是对所辖管段进行线路平面施工复测。复测目的是对设计单位所交桩点和线路资料进行现场核对,以保证施工放样出来的中线符合设计要求。
以前设计单位交桩时,常将线路的交点、副交点、直线转点、曲线五大桩和线路资料交给施工单位,施工单位复测时通常沿着设计单位所走线路对水平角和距离进行复核。线上,一旦开工肯定要被破坏,要依据,需要不停地恢复,置六个护桩,,细部放线时还要置镜在恢复的中桩上进行。这种传统复测
方法不仅要浪费很多物力和时间、效率不高,而且细部放线的误差也较大。
现在由于全站仪在施工单位的普及使用,使得利。,,施工时利用主,由于每次,所以测设精度不受影响。
中线桩的,简称中线法交桩复测;近年来不少设计单位习惯将控制线路的导线点和线路资料交给施工单位,对这种交桩方式的复测更简单,简称导线法交桩复测。下面详细阐述这两种复测方法。
0℃以前能获得抗冻所需的临界强度。
4 高性能泵送混凝土的施工质量控制
检查拌制混凝土所用原材料的品种、规格和用量、每一工班至少2次;检查混凝土在拌合站和浇筑地点的含气量、泌水率、坍落度,每工作班至少2次;在每一工作班内,当配合比受外界影响有变动时,及时调整混凝土的施工配合比。在浇筑地点制作3组混凝土试件进行强度试验,其中1组试件在标准养护条件下养护,1组放置在与结构物同条件下养护(最好放在易于受冻的部位);1组放置在与结构物同条件下养护7d后转入标准养护条件下养护。检验抗渗、抗冻等所用试件,应在与结构物同条件下养护28d后,再按标准养护条件养护28d后进行耐久性指标试验。通过对强度试件及耐久性试件按《青藏铁路高原多年冻土区混凝土耐久性技术条件》进行检测均满足要求,见表12。
强度等级
表12 混凝土强度及长期耐久性能试验结果
强度实测值ΠMPa
融300次抗渗
锈蚀强度损失质量损失相对动弹标号作用率fcΠ%率WnΠ%性模量P(S≥12)
(Δfc≤25)(ΔWn≤5)(P≥60)无
211～514
115～314
慢冻法冻融300次
快冻法冻
C303614～5118≥75>12
5 结语
经过大量试验和研究,低温早强高性能泵送混凝
土在风火山隧道工程中各项力学性能均能达到要求,保证了风火山隧道的质量。
修回日期:2004-09-20
(责任审编 王 红)
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